Всмотреться в тонкий кишечник

Эндоскопическая (заглатываемая человеком) капсула — наиболее технологически продвинутый инструмент исследования ЖКТ. Ее важнейшие преимущества по сравнению традиционными методами — безболезненность использования и возможность обследования тонкой кишки, часто оказывающейся очагом онкологических заболеваний.

«Наша разработка представляет собой одноразовую капсулу диаметром 11 миллиметров, — рассказал “Стимулу” руководитель Инжинирингового центра НИЯУ МИФИ Владимир Клоков. — В режиме реального времени она записывает видеосигнал и передает его на внешнее считывающее устройство, которое выполнено в виде жилетки. Пациент надевает жилетку на тело и достает капсулу из упаковки, после вскрытия упаковки она активируется. Затем человек ее проглатывает и ходит в этой жилетке целый день, пока капсула проходит по желудочно-кишечному тракту».

На жилетке размещены 12 датчиков, которые подключены к считывающему блоку. Этот блок собирает информацию со всех датчиков, записывает видеоизображение, сохраняет всё во внутренней памяти, а потом, после обследования, выгружает эти данные на так называемое автоматизированное рабочее место (АРМ) врача. Врач просматривает изображение, а специальные алгоритмы помогают ему находить в этой картинке аномалии в желудочно-кишечном тракте.

В корпус капсулы вмонтирована линза. На фокусном расстоянии от линзы на печатной плате размещена матрица, на плате также находятся кодек и микроконтроллер, который обрабатывает информацию и через передатчик на частоте 2,4 ГГц передает радиосигнал на датчики, расположенные на жилетке.

«Это не Wi-Fi и не Bluetooth, — поясняет Владимир Клоков. — Это проприетарный протокол, который мы специально разрабатывали, в том числе для обеспечения энергоэффективности, потому что Wi-Fi и Bluetooth потребляют очень много энергии».

Корпус устройства изготавливают в Инжиниринговом центре МИФИ, линзы также российские, а вот вся остальная начинка — матрица, печатная плата, кодек, контроллер — импортные. Отечественные компании пока не производят электронику с необходимыми для эндоскопической капсулы характеристиками.

Руководитель Инжинирингового центра НИЯУ МИФИ Владимир Клоков

Пресс-служба НИЯУ МИФИ

Вывести на уровень иностранных аналогов

Применяемый в настоящее время вариант эндоскопической капсулы под названием «Ландыш», созданный в Инжиниринговом центре МИФИ, способен действовать в течение восьми часов и осуществлять съемку со скоростью три кадра в секунду. «Ландыш» прошел необходимые испытания и получил регистрационное удостоверение на медицинское изделие от Росздравнадзора; была изготовлена пробная партия из 100 инновационных устройств. Кроме того, разработаны и изготовлены опытные партии считывателя и АРМ врача.

«Проектировать устройство мы начали еще в 2013 году, “Ландыш” прошел все клинические испытания и в 2018-м получил регистрационное удостоверение, — рассказывает Владимир Клоков. — На тот момент разработка была конкурентоспособна, но сейчас рынок уже шагнул вперед, и пришло время улучшить параметры в соответствии с новейшими тенденциями»

В частности, капсула должна получить две телекамеры с разных сторон, что позволит увеличить угол обзора почти до 360 градусов (сейчас капсула МИФИ оборудована одной телекамерой с углом обзора 140 градусов).

Еще одна перспективная технология исследования, которую хотят внедрить специалисты Инжинирингового центра, — аналог Face ID на телефонах: в устройство встраивается лазер и фотоприемная матрица, которая позволяет получать объемное изображение внутренней поверхности кишки. Это поможет выявлять разного рода аномалии. Кстати, такой функции нет ни в одном подобном устройстве. Кроме того, в планах ученых — без сокращения срока работы прибора добиться уменьшения диаметра капсулы с 11 до 9 мм.

«Чем меньше размер, тем лучше, — поясняет исследователь. — Диаметр нынешней капсулы — 11 миллиметров, а если предмет всего на миллиметр толще, он может застрять в кишке».

На разработку устройства уйдет около двух лет, еще примерно полтора года займут испытания. То есть реальный срок выхода на рынок составит три с половиной — четыре года. Для медицинского изделия, которое попадает в тело человека, это обычная практика. По словам разработчиков, если удастся выйти на массовое производство, то одно обследование с использованием устройства будет стоить 30‒40 тыс. рублей, это вполне конкурентоспособная цена.

Возможным партнером разработчиков из МИФИ может стать Первый Московский государственный медицинский университет имени И. М. Сеченова, сейчас с ним ведутся переговоры.

Для тонкого кишечника

Помимо России эндоскопические капсулы производятся в Израиле, США, Швейцарии, Южной Корее, Японии. Несмотря на то что капсула проходит через весь желудочно-кишечный тракт, заменить стандартные эндоскопические исследования она не может, так как полноценно обследует только тонкий кишечник. Но это очень важная особенность, поскольку отделы тонкого кишечника невозможно исследовать с помощью других диагностических процедур (колоноскопии, гастроскопии, УЗИ и т. д.). И с появлением этих устройств стала возможна ранняя диагностика опухолей тонкого кишечника, которые до этого выявлялись только на последней, неоперабельной стадии.

Есть у этого метода и недостатки. Капсула неуправляема, ее продвижение по ЖКТ хаотично и непредсказуемо, врач не может ее остановить, повернуть под нужным углом, приблизить к пораженному участку. Капсульная эндоскопия не позволяет уточнить природу выявленной опухоли (доброкачественная она или злокачественная), поскольку отсутствует возможность взятия биопсии, то есть кусочка ткани для последующего анализа.

В ходе процедуры не предусмотрено и проведение каких-либо лечебных манипуляций, например удаления инородного предмета из желудка, небольших доброкачественных опухолей/полипов, прижигания, перевязки или клипирования сосудов с гемостатической целью (остановить внутреннее кровотечение при открывшейся язве желудка). Эти манипуляции можно сделать только во время проведения стандартной гастро- или колоноскопии.

Назначают видеокапсульную эндоскопию при следующих состояниях:

— анемия, если при гастроскопии и колоноскопии не выявлено скрытых кровотечений и причин для снижения уровня гемоглобина: обследование позволит выявить язвы или опухоли тонкой кишки;

— острое желудочно-кишечное кровотечение, если не обнаружен его источник в желудке или толстом кишечнике;

— подозрение на болезнь Крона, поскольку очаг поражения может локализоваться в той области, где невозможно проведение колоноскопии;

— диагностика полипов кишечника;

— сопутствующая патология тонкой кишки при некоторых аутоиммунных заболеваниях;

— подозрение на целиакию (непереносимость глютена);

— постоянные боли в области живота, когда другие методы диагностики отклонений не выявляют.